12C离子引起209Bi和238U裂变中质量分布的放射化学研究

在¹²C离子引起的²⁰⁹Bi和²³⁸U的裂变中,用放射化学方法分别测量了15个和17个裂变产物的产额.根据这些数据,用三种电荷分布假设计算了裂变碎片的质量分布.计算表明,等电荷位移假设得到的结果一般和裂变碎片高斯质量分布曲线拟合得最好.比较了²⁰⁹Bi(¹²C,f),²³⁸U(¹²C,f)以及我们较早测量得到的⁽197_Au(¹²C,f)的质量分布曲线,指出当裂变参数Z²/A>37时,质量分布宽度随Z²/A的增加而迅速增加.     

12C离子与各种靶核相互作用的裂变激发函数

本工作采用金硅面垒型半导体探测器和固体径迹探测器测量了57.0—73.0MeV ¹²C+¹⁶⁹Tm, ¹⁷⁵Lu, ¹⁸¹Ta, W, Re, Pt, ¹⁹⁷Au, Pb和²⁰⁹Bi裂变反应碎片角分布和裂变激发函数. 由相当于全动量转移的裂变事件的碎片角分布统计理论直接确定了全熔合反应截面σ_fu, 从而获得了作为激发能函数的<Γ_f/Γ_n>实验值. 与理论计算符合得到裂变位垒高度, 标准偏差为2.5MeV. 实验上确定的裂变位垒与非旋转液滴模型计算值相符合. 用同样方法, 我们还分析了已经发表了的¹²C+¹⁷⁴Yb, ¹²C+¹⁹⁸Pt, ¹⁶O+¹⁴²Nd, ¹⁶O+¹⁷⁰Er, ¹⁶O+¹⁸¹Ta和¹⁸O+¹⁹²Os裂变反应激发函数, 研究了裂变位垒随裂变核质量数A的变化, 并且和液滴模型理论做了比较.     

裂变过程的模型理论

用类α衰变模型计算了²³⁵U热中子诱发裂变碎块的质量、动能分布。势垒中除了库仑能和核相互作用外,还考虑了碎块变形能和内部激发能。     

14.7MeV中子引起232Th裂变的电荷分布:Rh、Ag、In和Sb同位素的独立产额

使用核化学技术测定了14.7MeV中子引起的²³²Th裂变中对称区7个核素的独立产额和12个核素的累积产额. 根据这些独立产额以及我们以前在14MeV中子引起的²³²Th裂变中测定的独立产额, 宽度常数σ=0.56的高斯电荷分布函数计算了相应的经验最可几电荷Z_p值. 由质量分布不对称区的全部Z_p值计算的电荷迁移平均值ΔZ(=Z_p—Z_UCD)为0.49±0.25, 与低能裂变的一般研究结果相一致. 接近对称区产物的独立产额的测定结果与预期值不相符. 对称分裂反常大的ΔZ值似乎表明对称区的电荷分布宽度比通常可以接受的0.56更大. 实验结果支持两种方式裂变的假设.     

裂变的布朗运动模型

本文将裂变过程看成为一多维的布朗运动,求得普朗克-福克方程适合于这一核过程的稳定解,并计算了单位时间内的裂变几率,将计算结果与玻尔-惠勒理论作了比较。对²³⁶U裂变所作的数值计算表明:此模型主要特点在于考虑了粘滞性对裂变几率的影响,据现有对裂变粘滞性的估计,这种影响将使裂变几率减小20％-40％。     

核裂变碎片角分布与鞍点核形状

用天然白云母作为裂变碎片探测器,测量了78兆电子伏¹²C离子轰击¹⁶⁹Tm、¹⁷⁵Lu、¹⁸¹Ta、¹⁹⁷Au、²⁰⁹Bi、²³²Th、²³⁸U等7种同位素以及能量为96.6 92.288.1 79.0 75.6兆电子伏的¹⁴N离子轰击天然Pb的裂变反应碎片角分布.用哈尔彭（Halpern）和斯图金斯基（Strutinski）裂变碎片角分布理论符合,从碎片角分布各向异性计算可裂变核在鞍点的有效转动惯量.实验上推出来的鞍点核形状同液滴模型的理论予示作了比较.     

由裂变碎片角分布直接确定全熔合截面σfu

本工作采用固体径迹探测器（天然白云母）测量了72.7,69.6,67.4,65.4,63.4和61.4MeV¹²C离子轰击¹⁸¹Ta,W,Re,Pt,¹⁹⁷Au,Pb和²⁰⁹Bi等裂变反应碎片角分布。由相当于全部动量转移的裂变事件的碎片角分布统计理论分析直接确定了形成全熔合的临界角动量l_cr,根据锐截止模型计算了全熔合截面σ_fu。结果和按照R.Bass模型计算的全熔合激发函数做了比较。我们还分析了已经发表过的¹⁴N+Pb和¹²C+²³⁸U碎片角分布数据,由对碎片角分布数据理论分析得到的全熔合截面σ_fu和直接测量的结果很好的符合。     

重核裂变的扩散模型

裂变核的变形运动被看作为扩散运动. 在稳态近似下通过Fokker-Planck方程, 用复矩阵边分数方法研究了裂变速率. 最后采用一种数学模型势对u²³⁶裂变作了数值计算, 结果在物理上是基本合理的.     

关于重核位能曲面(液滴部分)的研究

本文选用一套适宜的表面参数化方法,推导了包括曲率能在内的重核变形能公式,计算了²³⁵U,²⁵²Fm等重核的位能曲面和裂变位垒高度。     

核裂变速率的解析解模型及计算

本文利用福克-普朗克方程在谐振子位场中得到的解析解形式, 类比于克拉麦(Kramers)早期提出的定态理论, 给出了计算裂变速率的解析解模型计算公式. 以Pu²⁴⁰为例对不同粘滞系数下的裂变宽度进行了计算, 观察分析了裂变宽度随时间的变化, 并与跃迁态方法和定态理论的结果进行了比较.     

中等质量核的裂变有效转动惯量

本工作采用固体径迹探测器和半导体探测器测量了120MeV ¹⁴N+¹¹⁸Sn和138MeV ²⁰Ne+¹¹⁸Sn裂变碎片角分布. 使用建立在统计模型基础上的碎片角分布理论公式拟合实验上测量的碎片角分布. 由碎片角分布各向异性计算中中等质量裂变核在鞍点的有效转动惯量J_eff, 并且讨论了在参数Z²/A<30的区域内核的鞍点形变.     

裂变电荷分布的准热力学理论

假设裂变碎片在断裂时处于统计平衡态,就可以把裂变碎片的粒子数分布看成围绕平均值的涨落,并用准热力学方法来处理。结果表明,质量数分布、电荷分布、同位素分布和元素分布都是围绕一平均值的宽度为常数的Gauss分布,有关的参数只依赖于温度和最可几裂变模式附近的碎片的性质.对²³⁵U(n_th,f)的情形根据实验数据定出了五个基本参数,并由此算出了其余的参数。理论与实验的符合情况相当令人满意。     

确定裂变断点构形的一个模型

确定裂变核的断点构形是裂变物理中的一个重要问题.本文给出一个对一有缩颈的裂变核形状判断其是否会立即断裂的能量判据:在保持裂变核体积守恒和形状基本不变的条件下,如果核的形变能随其颈部变细而增加,则认为裂变核暂时不会断裂;反之,如果形变能随颈部变细而单调下降,则认为裂变核立即发生断裂.并采用适于描写颈部消失过程的形状参数化方法对²³⁵U（n,f）体系的几种质量分配的断后现象进行了统计模型的计算（入射中子能量从0—14Mev）,这包括碎片的平均动能;电荷分布和质量分布.计算结果均与实验符合较好,证明了所提断点模型的合理性.     

原子核裂变统计理论的微观计算

本文在核裂变统计理论基础上应用微观方法计算了²³⁵U热中子裂变的质量分布、动能分布及其它物理量.即用BCS哈密顿计算了断点组态碎块的量子态密度,碎块的变形对量子态密度的贡献也被考虑了.用斯图廷斯基（Strutinski）方案计算了碎块的势能,因而在断点组态的激发能中引入了壳效应和对关联.断点两碎块间的距离被处理为一个可调节的参数. 计算结果和实验值符合的程度比其它统计理论计算有改善.     

8Be核自发裂变的微观研究

应用双阱集团壳模型,提出⁸Be 自发裂交静力学位垒计算中扣除碎片相对动能的一种方式,计算了⁸Be 自发裂变位能曲面,并对库仑位及质心运动伪态的修正作了估算.定性地解释了⁸Be 的亚稳机制,并提供了从微观方式描述变裂的一种理论方式。     

重核裂变瞬发中子能谱的蒸发模型理论

本文用蒸发模型计算了重核裂变碎片的瞬发中子能谱,发现在约化后基本上是普适谱.用算得的碎片蒸发中子谱计算了^235,238U、^239,240Pu 的裂变瞬发中子谱,平均中子数及中子平均能量,得出了计算平均中子数及中子平均能量的普遍近似公式。入射中子能量为0—18 MeV,计算结果一般在5％以内与实验符合.在较严格的蒸发模型计算的基础上重新推出了 Terrell 公式.本工作表明蒸发模型的概念运用于裂变瞬发中子的情形基本上是成功的,但需要引入约10％的断裂前中子。     

232Th裂变的电荷分布

在14MeV中子引起²³²Th裂变中,用放射化学方法测定了⁸²Br、⁹⁶Nb、¹¹²Ag、¹³⁰I、¹³²I、¹³⁴I、^134mCs、^135mCs和¹³⁶Cs等9个屏蔽核或准屏蔽核的独立产额以及¹⁴⁰La的独立产额上限。使用各种电荷分布假设和质量公式,高斯电荷分布函数f_i=（πC）^-1/2exp[-（Z—Z_p）²/C],与实验测定的分独立产额进行了关联研究。结果指出,Green质量公式的最小位能假设可以得到最佳拟合,电荷分布宽度参数C=0.80.主要以对称裂变方式产生的¹¹²Ag的分独立产额和以非常不对称裂变产生的⁸²Br的分独立产额偏离拟合的高斯曲线。这似乎表明,对称裂变有较宽的电荷分布宽度;而非常不对称裂变的电荷分布较窄。这个趋势能用液滴模型定性地解释。本工作没有发现40个质子的亚壳层对裂变产额影响的证据。     

裂变质量分布的非平衡统计理论

本文把Ayik等人关于重离子核反应的非平衡统计理论运用于核裂变过程,证明了冯氏裂变统计理论是Fokker-Planck方程的稳定解情形,平衡时质量分布的峰值位于位能曲面的极小值处。本文还通过用Suzuki标度极限近似法解一个简化的数学模型,表明裂变过程中核子输运趋向平衡的时间约为10^-21秒的数量级,估计出²³⁵U（n,f）从鞍点到断点的时间应大于1.6×10^-21秒。     

12C+27Al,12C+209Bi和14N+Pb反应全熔合截面测量

本文叙述了用云母径迹探测器分别探测复合核蒸发余核和裂变碎片的实验,从而测出了¹²C+²⁷Al,¹²C+²⁰⁹Bi和¹⁴N+Pb反应的全熔合截面和激发函数.并用锐截止模型由全熔合截面导出了临界角动量.实验结果和当前有关的理论计算进行了比较,在实验误差范围内基本相符.     

稍高于库仑位垒的238U束引起跟随裂变反应中的壳效应

本实验测量了²³⁸U(5.4MeV/u)轰击⁴⁸Ca、⁴⁵Sc靶和²³⁸U(6.0MeV/u)轰击¹⁶O、⁴⁸Ca、⁴⁵Sc、⁴⁸Ti、⁵⁸Fe、⁶⁴Ni及⁸⁹Y靶等10个反应系统的三体碎片符合出射道. 得到了跟随裂变截面、总动能损失、碎片动能和质量分布以及碎片在第一质心与第二质心的角分布等. 实验用了4片200mm×300mm的双维位敏雪崩计数器, 给出了关联的空间位置信息与飞行时间. 三体事件用运动学直接求解, 其中识别裂变对碎片是基于该对之间相对速度为2.4cm/ns的事实. 探测几何效率用蒙特卡罗模拟计算来确定. 实验表明, 跟随裂变源于准弹性散射, 其截面σ_S.F较大对于²⁷Al靶, 为σ_S.F总截面的15%, 而⁸⁹Y靶为70%. 同时发现, 对于幻核靶, σ_S.F与索末费尔得参数之间有简单的线性关系.